关于提高硫铵品质及己内酰胺收率的方法探讨

张建涛 谢珍珍 王硕 田玉飞

沧州旭阳化工有限公司 河北沧州 061113

沧州旭阳化工己内酰胺装置结晶工序采用典型的内循环式DTB型结晶器。本文以此中和结晶反应装置为基础，主要介绍结晶反应、稠厚及离心干燥生产原理，利用生产及分析数据，对比说明增加循环泵冲洗水、调整稠厚淘洗量及增开硫胺产品冲洗系统对提高硫铵品质和己内酰胺收率的作用。

1 中和结晶反应

1.1 结晶过程和对质量指标

结晶反应采用导流筒折流板型“DTB”型结晶器，在10kpaA（真空）条件下，在导流筒内进行酸碱中和反应，晶粒成长。为改变母液中携带的晶粒的大小、数量和晶体粒度，在循环泵的入口管线上，循环浆液分别与不饱和硫铵溶液、含杂己水溶液以及来自精制单元的底层液混合，溶解细小晶粒的同时，满足系统水平衡。

1.2 工艺改造及效果

为避免结晶器多次补液面，水洗结晶器，造成结晶器内母液长时间或多次处于不稳定状态，破坏硫铵结晶，难以形成大颗粒硫铵的问题。本工艺改造将原气氨管线上的蒸发凝水管线，分出一条支路，增加至浆液循环泵进口。将中和结晶蒸发冷凝液补加至结晶反应循环泵进口。蒸发凝液温度在60℃左右，含微量杂质，满足系统水平衡的同时，能够更好的溶解细小晶粒。工艺改造前后硫铵粒径分布对比见表1。

实际生产数据表明增加冷凝液后，硫铵粒径＜0.5mm占比降低17%左右，0.5-0.85mm占比降低7%左右。＞0.85mm硫铵从占比39.5%，提升至62.5%，溶解细小晶粒效果明显。此外冷凝液增加量要求稳定，与结晶器进料负荷匹配，避免对其他指标造成影响。

2 浆液稠厚

2.1 稠厚作用及质量指标

稠厚工序对结晶反应后含晶粒约30%的浆液进行酰胺油和母液分离，以及硫铵晶体分选，达到既有较大的晶粒度，又保证具有较窄的粒度分布要求。为实现晶体分选，设计稠厚器底部加入两股硫铵母液进行逆流淘洗，溶解较小晶粒[1]。

2.2 技术优化及效果

经多次实验调整，将稠厚淘洗总量在原设计的基础上提升10-15t/h，并将上淘洗量调整至总淘洗量的一半左右。实际生产分析数据对比见下表2。

表1 冷凝液增加前后硫铵产品粒径分布对比表

表2 淘洗量调整前后对比表

实际生产数据表明调整淘洗量后，硫铵粒径＜0.5mm占比降低11%左右，有效促进筛选晶体，降低小颗粒晶体占比。淘洗量增加需平衡稠厚器进出料，防止出现稠厚装置冒料事故[2]。

3 硫铵浆液离心

3.1 离心作用及质量指标

浆液离心是将稠厚底部占50%（体积）的硫铵晶粒，含酰胺油约1%的浆料，送至离心机进行离心分离，实现硫铵晶粒与母液分离，达到下料晶粒含水小于1%，送至干燥床进行进一步干燥，保存。

3.2 技术改造及效果

此实验目的是在离心机下料过程中，增开产品清洗水，连续地洗涤晶体回收硫铵晶粒表面的己内酰胺。在保证离心机下料晶粒含水合格的前提下，改善干燥系统操作环境，提高装置收率。造前后数据指标对比见下表3、表4。

表3 离心机未增开冲洗水数据

表4 离心机增开冲洗水数据

对比数据可见增开冲洗水后，硫铵表面己内酰胺含量由1229ppm左右降低至363ppm左右，每吨硫铵回收己内酰胺0.0866%。目前沧州旭阳年产15万吨己内酰胺，市场均价1.1万元/吨，副产硫铵24万吨计，增加装置收益228.62万元/年。离心机下料硫铵含水增长0.03%，在干燥系统未做调整情况下，生产数据显示干燥床温度约降低2℃，运行状态未受影响，干燥后成品硫铵含水与增开冲洗水前相当。并且由于冲洗水的加入，干燥系统粉尘明显降低，干燥床附近操作环境好转，旋风分离器堵塞频次减少，对整个干燥系统操作均产生正面影响。

4 结语

结晶是一个较为复杂的单元操作，涉及到传热—传质过程，也涉及到表面反应过程，整个结晶过程的控制变量比较多且存在互相影响。稠厚器是利用重力沉降法的原理从低稠度的半成品结晶溶液中分离出固体，增加物料稠度的初级晶液分离设备[3]。中和结晶循环泵增开洗水，适当增加稠厚器淘洗量并调整加入方式，均能减少小颗粒硫铵的产生，硫铵产品粒径分布变窄，但操作需要平衡各个方面因素，避免造成其他指标波动。而在离心下料阶段，适当增开冲洗水，能够有效降低己内酰胺损失。改善操作环境的同时，提高装置收益，增强公司市场竞争力。